基于创新能力培养的大学物理实验教学改革探索——以湖南工学院为例

湖南工学院 李文萍 王 亮 肖发新

大学物理实验课是一门培养学生严谨的科学思维和创新能力，培养学生发现问题、提出问题与解决问题能力的课程，同时也是高等理工科院校中进行科学实验基本训练的必修基础课程。近年来，党和政府非常重视大学生创新创业教育。国务院办公厅发布《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》指出，高校人才培养要“以提高人才培养质量为核心，以创新人才培养机制为重点”。湖南省教育厅发布《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》明确提出，要“切实将深化创新创业教育改革作为推进高等学校综合改革的突破口，面向全体、分类施教、结合专业、强化实践，促进学生全面发展”。湖南工学院是一所地方应用型本科院校，其人才培养定位为培养重基础、重技术、重能力、高素质的应用型本科人才。笔者针对湖南工学院大学物理实验教学的情况，着重探讨如何将大学生创新创业的能力培养融入大学物理实验的教学过程。

一、大学物理实验教学现状

（一）学生基础薄弱，自制力不强

近年来，由于高考制度改革，高校招生规模不断扩大，招来的大学新生物理水平参差不齐。经调查，许多学生高中学习时认为物理学科考试难度大，学习起来困难，因此高考时选考物理科目的学生并不多。另外高中学校将物理的教学分成了选修课和必修课，部分学生选修了物理学科，也是一知半解，缺少基本的物理学思维和物理模型概念，对于需要理论紧密联系实践的物理实验课程更是难以掌握。在教学中还发现，同一专业班级学生的物理水平也是千差万别，大多数学生在思想上并没有引起对物理学科乃至物理实验的重视，认为大学物理实验和自身专业相关度不高，只是应付式对待。

（二）教学方式单一落后

目前实验中心采取的是学生课前撰写实验预习报告，课中由实验指导教师先讲解实验原理、实验方法和步骤，然后教师进行实验操作演示，学生观看之后自行进行实验操作，得出实验数据，课后再进行数据处理、与实验有关的思考等。这样的教学模式下，学生难以在短时间内记住实验内容步骤。一个组的学生有十几个乃至二十多个，现场的实验演示是学生围在教师周围观看，在人数较多或仪器、现象较细难以看清的情况下效果尤其不好。很多同学并没有完全理解实验操作方法就随意操作仪器，经常造成仪器损坏等；有的学生为了逃避实验过程，甚至采取抄袭数据或者数据造假的行为。

（三）考核评价方式相对单薄

实验最终成绩由实验报告数据处理、实验操作和预习等几部分组成。对于预习部分只是查看学生誊写纸质预习报告，并不能对其预习过程和结果进行充分的评价。同时实验报告集齐了十多个实验，学生极易在实验没有全部完成时丢掉实验报告，如果此时已完成实验但实验指导教师还没有完成该实验的批改，就会造成该学生的此次试验无法获得成绩，只能重新补做实验，造成不必要的时间和实验资源的浪费。

（四）缺乏高效的预习平台

学生预习只是誊写一遍预习报告，对实验内容并不了解和熟悉。如果有好的实验预习平台，能提供给学生有效的预习资料，比如学生比较感兴趣的实验相关的科学成就、科学家故事、实验大致操作视频等，同时给出一些预习题目考查大家的预习情况，这样能对学生的预习情况给出合适的评分。如此，在实验教学过程中可以节省大量的时间，从而教师有更多的时间和精力去针对学生的实验操作进行细致有效的指导，实验操作评分也更直观有效。

（五）未开放演示实验室

演示实验室等几个实验室因为实验课时被压缩，没办法开放。实际上学生对演示实验非常感兴趣，演示实验也可以帮助学生理解实验原理、观察实验现象。

（六）在教学时间和教学内容上，与大学物理课程脱节

我校大学物理和大学物理实验分成两门单独的课程开设，有的专业是一学期先同时开设这两门课，有的专业是上学期学完大学物理课程，后一学期再进行大学物理实验。两种情况下，在内容和时间方面，大学物理实验课程都与大学物理课程脱节。对于不同的专业，采用的是不同的教学内容，而大学物理实验当中需要的理论知识大部分是理论课上没有讲授的，即便是理论课上讲授过该知识点，可能实验操作的时间距离理论学习的时间比较久，学生基本已经忘了，所以每次实验开始之前还需花费半小时左右时间对原理进行讲解，这对于总共3 小时的实验来说时间过于紧凑。

二、基于创新的教学改进对策

（一）搭建实验平台

平台包括实验预习、实验操作教学、实验数据处理及实验反思与创新等。实验之前，让学生在平台上学习实验相关资料，包括实验目的、实验内容、实验仪器使用方法、操作步骤、实验相关科学技术等，同时通过一些题目考查学生的预习情况，预习得分记录作为最终实验得分的部分依据。

（二）更新上课模式

为了提高学生对于实验原理、操作的预习，我们录制了一些实验指导操作视频，如“迈克尔逊干涉”等，这些实验难度大、操作复杂，仪器易损坏，现象也难以得出。这学期，对笔者所教的几门实验进行了翻转课堂实验。在实验开始之前发送给学生进行预习，这样学生在实验室操作仪器时能够有的放矢，即使短时间内难以记住的，实验进行过程中学生也能当场对照手机视频或者与同学互相探讨回忆，将实验成功完成。这极大地提高了学生的实验积极性和自信心，同时也避免了过多的仪器损坏，学生普遍反映效果良好。

（三）将大学物理实验与物理教学紧密结合

我校物理实验基本是与大学物理课程学习同时进行，为了能够让学生在实验之前对相关的物理知识原理有所掌握，最好是在学完相应的大学物理理论知识之后再进行实验。但考虑到工科院校大学物理及大学物理实验课程任务繁重，可以在上一学期开设大学物理课程，待大学物理课程学习完毕，学生对基本的物理知识概念原理等有了系统的掌握，到下一个学期再开展大学物理实验。这样学生有了大体的知识框架，实验指导教师只需稍微讲解原理即可。如此，可以腾出更多的时间和精力放在实验过程上，学生实验操作和思考的时间更充分，实验目的更加明确，自然实验教学获得的效果也就更好。

（四）建立创新实验室，开放演示实验室

对于学有余力的同学，为了提高他们的动手实践能力，可以开放演示实验室，让同学们在教师的指导下自学物理演示实验。同时可以将演示实验室的废旧仪器零部件利用起来，让有兴趣的同学开展实验仪器维修与自制，变废为宝。同学们可以在教师的指导下自己设计组装简单便携的物理演示仪器，制作过程主要由同学自主完成，遇到困难可以团队探讨或寻求实验教师的帮助。自制仪器一方面让学生巩固了基础测量仪器的使用方法，同时也调动起了学生的学习兴趣。另外湖南省大学物理竞赛每年都在开展，我校每年也都会组织学生参赛，理论成绩还可以，实验不理想。如果将创新实验与大学物理竞赛结合起来，学生自主查阅资料设计实验、处理数据并进行分析，既拓宽了学生的知识面，有利于学生综合实验能力的养成，同时也将大大提高学生的学习兴趣和创新能力，相信本校也会在大学生物理竞赛更上一个台阶。

（五）更有效的考核评价机制

实验考核目前主要基于实验报告，学生根据课时多少可能进行的大学物理实验有8—16 个不等，最终成绩的给出不应当局限于实验报告，而应该综合实验预习成绩、实际操作情况、实验数据处理、对实验的延伸思考及创新等。另外也可以针对学生已做的实验进行抽查，让学生随机抽取一个实验，进行讲解与操作，由于存在随机性，这对学生来说就存在学习上的压力，督促学生在大学物理实验的学习上多动脑多思考，考查效果更加全面，有效提高学生的独立思考能力、动手实践能力和创新能力。

对大学物理实验的教学改革包括教学平台、教学内容、教学模式及考核方式等方面。以上措施部分已在我校实验中心的大学物理教学中有所应用，效果也比较理想，学生的实验兴趣和创新能力都得到了提高。在今后的大学物理实验教学中，我们将不断进行探索与实践，积极改进方式方法，充分利用信息化教学手段与平台，争取促进我校的创新人才培养，提升大学物理实验的教学质量。